Parametric FE modeling of the compressive behavior of elliptically delaminated composite plates

Delaminations pose a potential threat towards the mechanical behavior of composites. Specifically, the presence of delaminations seems to have the most adverse effect on the compressional behavior of composites. Under the right conditions, such as load, delamination size, position and orientation, d...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Πριόβολος, Άγγελος
Άλλοι συγγραφείς: Priovolos, Aggelos
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2020
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/14051
id nemertes-10889-14051
record_format dspace
spelling nemertes-10889-140512022-09-05T14:10:47Z Parametric FE modeling of the compressive behavior of elliptically delaminated composite plates Παραμετρική μοντελοποίηση μέσω Π.Σ. της θλιπτικής συμπεριφοράς πλακών από σύνθετα υλικά με ελλειπτικές διαστρωματικές αποκολλήσεις Πριόβολος, Άγγελος Priovolos, Aggelos Delamination Residual compressive strength Delamination propagation Διαστρωματική αποκόλληση Εναπομένουσα θλιπτική αντοχή Διάδοση διαστρωματικής αποκόλλησης Delaminations pose a potential threat towards the mechanical behavior of composites. Specifically, the presence of delaminations seems to have the most adverse effect on the compressional behavior of composites. Under the right conditions, such as load, delamination size, position and orientation, delamination growth may set in, which can have a catastrophic effect on the residual compressive strength of the affected structural part. The purpose of the present diploma thesis, is the development of parametric finite element (FE) models through python scripting for Abaqus, aimed at studying the compressive behavior of flat composite plates, with elliptical delaminations. Comparison with experiments for two separate delamination cases was carried out, regarding the residual compressive strength, aiming to validate the models. The delamination of the first case was “shallow” (positioned between the first and second ply of the plate), while the delamination of the second case was “deep” (positioned at the midplane of the plate). The error of FEA prediction with respect to the average experimental strength was 9.1 % and 21.71 % for the first and second case, respectively. The relatively significant error for the second case, probably stems mainly from significant deviation between the experimental data. Last, a prediction of pristine strength was made, though there were no experimental data, to compare to. For both delamination cases, there was negligible compressive strength reduction-0.064 % for the “shallow” and 4.35 % for the “deep” cases, respectively. Οι διαστρωματικές αποκολλήσεις συνιστούν μία δυνητική απειλή έναντι της μηχανικής συμπεριφοράς των σύνθετων υλικών. Ειδικότερα, η ύπαρξη διαστρωματικών αποκολλήσεων φαίνεται να έχει την δυσμενέστερη επίδραση στη θλιπτική συμπεριφορά των σύνθετων υλικών. Υπό τις κατάλληλες συνθήκες, όπως φορτίο, μέγεθος, θέση και προσανατολισμός διαστρωματικής αποκόλλησης, δύναται να ξεκινήσει διάδοση της αποκόλλησης, η οποία μπορεί να έχει καταστροφικό αποτέλεσμα ως προς την εναπομένουσα θλιπτική αντοχή του πληγέντος δομικού κομματιού. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι η ανάπτυξη παραμετρικών μοντέλων πεπερασμένων στοιχείων (ΠΣ) μέσω κώδικα σε python για το Abaqus, με στόχο τη μελέτη της θλιπτικής συμπεριφοράς επίπεδων πλακών από σύνθετα υλικά, με ελλειπτικές διαστρωματικές αποκολλήσεις. Έγινε σύγκριση με πειράματα για δύο ξεχωριστές περιπτώσεις διαστρωματικών αποκολλήσεων, αναφορικά με την εναπομένουσα θλιπτική αντοχή, με σκοπό την επικύρωση των μοντέλων. Η αποκόλληση της πρώτης περίπτωσης ήταν «ρηχή» (τοποθετημένη μεταξύ πρώτης και δεύτερης στρώσης της πλάκας), ενώ η αποκόλληση της δεύτερης περίπτωσης ήταν «βαθιά» (τοποθετημένη στο μέσο επίπεδο της πλάκας). Το σφάλμα μεταξύ της πρόβλεψης ΠΣ και της μέσης πειραματικής αντοχής ήταν 9.1 % και 21.71 % για την πρώτη και δεύτερη περίπτωση, αντίστοιχα. Το σχετικά σημαντικό σφάλμα για τη δεύτερη περίπτωση, μάλλον πηγάζει κυρίως από τη σημαντική απόκλιση μεταξύ των πειραματικών δεδομένων. Τέλος, έγινε πρόβλεψη της αντοχής χωρίς βλάβη, ωστόσο δεν υπήρχαν πειραματικά δεδομένα για σύγκριση. Και για τις δύο περιπτώσεις αποκόλλησης, η μείωση της θλιπτικής αντοχής ήταν αμελητέα-0.064 % για τη «ρηχή» και 4.35 % για τη «βαθιά» περίπτωση αντίστοιχα 2020-10-21T11:44:24Z 2020-10-21T11:44:24Z 2020-10-08 http://hdl.handle.net/10889/14051 en application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Delamination
Residual compressive strength
Delamination propagation
Διαστρωματική αποκόλληση
Εναπομένουσα θλιπτική αντοχή
Διάδοση διαστρωματικής αποκόλλησης
spellingShingle Delamination
Residual compressive strength
Delamination propagation
Διαστρωματική αποκόλληση
Εναπομένουσα θλιπτική αντοχή
Διάδοση διαστρωματικής αποκόλλησης
Πριόβολος, Άγγελος
Parametric FE modeling of the compressive behavior of elliptically delaminated composite plates
description Delaminations pose a potential threat towards the mechanical behavior of composites. Specifically, the presence of delaminations seems to have the most adverse effect on the compressional behavior of composites. Under the right conditions, such as load, delamination size, position and orientation, delamination growth may set in, which can have a catastrophic effect on the residual compressive strength of the affected structural part. The purpose of the present diploma thesis, is the development of parametric finite element (FE) models through python scripting for Abaqus, aimed at studying the compressive behavior of flat composite plates, with elliptical delaminations. Comparison with experiments for two separate delamination cases was carried out, regarding the residual compressive strength, aiming to validate the models. The delamination of the first case was “shallow” (positioned between the first and second ply of the plate), while the delamination of the second case was “deep” (positioned at the midplane of the plate). The error of FEA prediction with respect to the average experimental strength was 9.1 % and 21.71 % for the first and second case, respectively. The relatively significant error for the second case, probably stems mainly from significant deviation between the experimental data. Last, a prediction of pristine strength was made, though there were no experimental data, to compare to. For both delamination cases, there was negligible compressive strength reduction-0.064 % for the “shallow” and 4.35 % for the “deep” cases, respectively.
author2 Priovolos, Aggelos
author_facet Priovolos, Aggelos
Πριόβολος, Άγγελος
author Πριόβολος, Άγγελος
author_sort Πριόβολος, Άγγελος
title Parametric FE modeling of the compressive behavior of elliptically delaminated composite plates
title_short Parametric FE modeling of the compressive behavior of elliptically delaminated composite plates
title_full Parametric FE modeling of the compressive behavior of elliptically delaminated composite plates
title_fullStr Parametric FE modeling of the compressive behavior of elliptically delaminated composite plates
title_full_unstemmed Parametric FE modeling of the compressive behavior of elliptically delaminated composite plates
title_sort parametric fe modeling of the compressive behavior of elliptically delaminated composite plates
publishDate 2020
url http://hdl.handle.net/10889/14051
work_keys_str_mv AT priobolosangelos parametricfemodelingofthecompressivebehaviorofellipticallydelaminatedcompositeplates
AT priobolosangelos parametrikēmontelopoiēsēmesōpstēsthliptikēssymperiphorasplakōnaposynthetaylikameelleiptikesdiastrōmatikesapokollēseis
_version_ 1771297242209058816